Bluetooth introduktion

Bluetooth introduktion

Kort introduktion til Bluetooth

Bluetooth er kort fortalt en kortrækkende trådløs teknologi, som opererer i det licensfrie ISM (Industrial, Scientific, and Medical) bånd ved 2.4 GHz. Det er et WPAN (Wireless Personal Area Network) datanet og blev oprindelig udviklet som en kabelerstatning ved forbindelse imellem forskelligt udstyr, så som PC'ere, printere og mobiltelefoner, og ikke mindst imellem produkter fra forskellige producenter.
Det blev udviklet som en åben standard i 1994 efter oplæg af Sven Mattisson og Jaap Haartsen fra Ericsson. Det blev senere i 1998 formaliseret af Bluetooth SIG (Special Interest Group).
Bluetooth teknologien har fået navn efter den danske konge Harald Blåtand (911-987). Han indførte kristendommen i Danmark og samlede Norden. Han var konge af Danmark og Norge i perioden 958-985 og søn af Kong Gorm den Gamle og Dronning Thyra.

 

Bluetooth SIG

Bluetooth SIG er det styrende og kontrollerede organ bag Bluetooth. De driver den videre udvikling med Bluetooth standarden.
Oprindelig i 1998:

  • Ericsson, Nokia, IBM, Intel og Toshiba
  • Senere også: Motorola, Lucent, Microsoft og 3COM

I dag 2009:

  • Agere Systems, Ericsson, Intel, Lenovo, Microsoft, Motorola, Nokia og Toshiba

Du kan læse mere om Bluetooth SIG her.

 

Bluetooth varemærke og logo

Bluetooth varemærke og logo er registeret af Bluetooth SIG.3

Bluetoothlogo  Bluetoothlogotekst

Bluetooth Protokol

Bluetooth protokollen har en lagopdelt arkitektur. Nederst findes den indlejrede del af protokollen også kaldet "lower part" og udgøres af lagene:

  • Radio
  • Baseband
  • LMP (Link Manager Protocol) indeholdende LC (Link Control) og LM (Link Manager)
  • HCI lower part (Host Control Interface)

Øverst findes host delen af protokollen og udgøres af lagene:

  • HCI upper part (Host Control Interface)
  • L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol)
  • RFCOMM (Radio Frequency Communication)
  • SDP (Service Discovery Protocol)

Ovenpå igen findes de forskellige profiler. Profilerne beskriver forskellige brugsfunktioner. De er standardiserede og beskriver kravene til de forskellige lag i protokollen. De er en meget vigtig del af Bluetooth specifikationen:

  • GAP - Generic Access Profile
  • SDAP - Service Discovery Application Profile
  • CTP - Cordless Telephony Profile
  • SPP - Serial Port Profile
  • HS - Headset Profile
  • DNP - Dial-up Networking Profile
  • FP - Fax Profile
  • LAP - LAN (Local Area Network) Access Profile
  • OPP - Object Push Profile
  • FTP - File Transfer Profile

m. fl.

 

Bluetooth Teknologi:

Bluetooth har følgende karakteristika:

  • 2.4 GHz (2400 – 2483.5 MHz) i det licens frie ISM bånd
  • 79 kanaler af 1 MHz, opdelt i slots på 625 µs
  • Data pakker 1 – 5 slots
  • GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulation
  • Version 1.1/1.2: 1 Mbps, data rate ~700 kbps
  • Version 2.0/2.1 EDR (Enhanced Data Rate): 3Mbps, data rate 2.1 Mbps
  • Master – slave system
  • Kryptering (SAFER+ algoritme)
  • FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) – hopper 1600 gange/sekund i et pseudo random mønster (robust)
  • AFH (Adaptive Frequency Hopping) introduceres med version 1.2 – støjfyldte (interferens) kanaler tages ud af hoppemønsteret i en periode
  • Lavt strømforbrug

Seneste version:

  • Bluetooth specifikation version 2.1 + EDR (Enhanced Data Rate)er nu tilgængelig. Bedre pairing, lavere strømforbrug og NFC (Near Field Communication)

Næste version:

  • Bluetooth specifikation version 3.0 ville bruge UWB (Ultra Wideband teknologi) med data hastigheder ~480Mbps (60MB pr. sekund) for høj hastighed overførsel. Den 21. april 21 2009 blev UWB droppet til fordel for 802.11 (WIFI). Hoved features er AMP (Alternate MAC/PHY) og tilføjelsen af 802.11 med ~24Mbps data hastighed for høj hastighed overførsel.

Du kan læse mere om Bluetooth her og mere om Bluetooth radio teknik her.

 

Find enheder i nærheden - Discovery Proces

Når man ønsker at finde en anden Bluetooth enhed skal den søgende enhed være i Inquiry Mode og den anden i Inquiry Scan Mode og være synlig (discoverable).
Ved Inquiry hoppes 3200 gange/sekund på 32 af de 79 kanaler
Bruger LAP (Lower Address Parts) af GIAC (General Inquiry Access Code)
Op til 10,24 sekund om at finde en enhed (støjfri miljø)

 

Forbind to enheder med hinanden - Pairing Proces

Når man ønsker at lave en forbindelse til en anden Bluetooth enhed skal den søgende enhed være i Page Mode og den anden i Page Scan Mode.

  • Ved Page hoppes 3200 gange/sekund
  • Ingen PIN kode eller passkeys sendes over luften
  • Efter initial PIN kode bruges 56 eller 128 bit kryptering

 

pairing

 

Bluetooth Topologi:

Bluetooth understøtter forskellige netværks topologier .

  • Piconet
  • Scatternet
  • Master/slave topologi
  • Op til 7 aktive enheder på en master og 255 enheder inaktive (park mode)

 

bluetooth topologi 

Figur: Agilent Technologies

 

Bluetooth sikkerhed

Bluetooth sikkerheden er utrolig høj:
Unik Bluetooth adresse tildelt af IEEE (den kan ikke ændres i enheden)
Pseudo-random frequency hopping (79 kanaler/1600 gang/sekund)
Autentifikation
Kryptering (SAFER+ algoritme, op til 128 bit)
Enhed kan skjules (non-discoverable)
Transmit power
Bluetooth understøtter 3 transmit power klasser (classes):
Class 1: 1 mW - 100 mW / (0 dBm - 20 dBm 100 meter
Class 2: 0.25 mW - 2.5 mW / –6 dBm - +4 dBm 20 meter
Class 3: 1 mW / 0 dBm max power 1 meter

 

Quality Of Service

Med Bluetooth teknologien har man gjort meget for at sikre QoS (Quality Of Service). Hvis man ikke har en tilstrækkelig QoS, kan man ikke garantere at data sendes korrekt. Da Bluetooth operer i det licensfrie ISM bånd er det også vigtigt, at man har en tilstrækkelig robusthed til at sikre sameksistens (Coexistence) med de andre teknologier, som opererer i samme frekvensbånd bl.a. WLAN og Zigbee m.fl.


Bluetooth bruger blandt andet følgende teknologier til at sikre en høj QoS og robusthed:

  • FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) - hopper 1600 gange/sekund i et pseudo random mønster - sikre at betydningen af at støj blokkere en eller flere kanaler minimeres og giver større robusthed
  • AFH (Adaptive Frequency Hopping) - støjfyldte (interferens) kanaler tages ud af hoppemønsteret i en periode
  • Dynamisk power kontrol - (sender med nok styrke til at sikre QoS (Quality of Service) ikke kraftigere
  • ACL (data) forbindelse har ARQ (Automatic Repeat Request) til gensendelse af korrupte data
  • 22 Bluetooth kanaler "hopper" på en WLAN kanal (WLAN har 13 kanaler)

 

Udbredelse

Bluetooth er i dag meget udbredt og bruges dagligt af mange brugere over hele verden. Bluetooth har meget stor opbakning fra mange store firmaer. Bluetooth er kommet for at blive:


Antal solgte Bluetooth chip sets:

  • 317 millioner i 2005
  • 555 millioner i 2006 og stigende (faldende priser)

 

Antal solgte mobiltelefoner med Bluetooth:

  • 238 millioner i 2006, 25% af alle solgte mobiltelefoner (53% i 2008 prognose).
  • 722 millioner i 2010 59% (prognose)

 

Links

Se links på Bluetooth Nyheder.

Adresse:
Skalhuse 5
9240 Nibe
CVR nr.:31575370

Tlf: +45 30 65 49 01